Для обеспечения более равномерного нагрева материалов от горения топлива печь в области внутреннего горна имеет небольшие размеры в поперечном сечении 1,0-1.5 м. Кверху печь расширяется. Объем печей, а следовательно, и их производительность определяются длиной печей, которая составляет 6-12 м. Воздух в печь вдувается через фурмы, расположенные в боковых стенках горна на расстоянии 400-500 мм друг от друга.
Выпуск жидких продуктов плавки: штейна, шлака, металла из внутреннего горна - производится либо непрерывно (через сифонное отверстие), либо периодически, по мере накопления (через летку) в наружный горн, где расплавы отстаиваются, а затем раздельно выпускаются.
Плавка в печи Ванюкова относится к группе процессов, где окисление и плавка шихты происходят в объёме расплава. Процесс разработан в СССР. Схема печи показана на рис 5.34.
Рис. 5.34. Схема печи Ванюкова:
I - шахта: 2 - подфурменная зона
Агрегат представляет кессонированную шахту, через которую плавильные материалы попадают на поверхность расплава в ванне, выполненной из огнеупорного кирпича. Дутьевые фурмы расположены на высоте 1,5-2,0 м от уровня пода и разделяют условно ванну печи на надфурменную и подфурменную зоны. В торцах печи с противоположных сторон имеются шлаковый и штейновый сифоны. Общая высота печи составляет 6,0-6,5 м, ширина 2 м; длину печи (10-30 м) выбирают с учетом ее производительности.
В надфурменной зоне окисление сульфидов протекает в шлаковоштейновой эмульсии за счет кислорода, подаваемого в фурмы воздуха, и высших оксидов железа шлака. Благодаря интенсивному перемешиванию в результате барботажа воздухом обеспечивается эффективный контакт сульфидных частиц и магнетита, оксидов железа с кремнезёмом, укрупнение сульфидных частиц, быстрое удаление диоксида серы из расплава. В результате остаточное содержание магнетита в шлаках не превышает 3-8%, а содержание меди в них составляет всего 0,5-0.7%; при этом получают богатые штейны - 40-50% Сu.
Укрупненные сульфидные частицы (0,5-2,0 мм) вертикально перемещаются из подфурменной зоны в надфурменную и многократно «промываются» в слое шлака. Вертикальное движение расплава является отличительной особенностью печи Ванюкова.
Для процесса характерны высокая степень усвоения кислорода и высокое содержание в газах SО2 (до 20-40%), небольшой пылевынос (1,0-1,5%). Удельная производительность достигает 60-75 т/(м2 сут), а извлечение меди в штейн - до 90%.
Кроме плавки Ванюкова к группе процессов, протекающих в объеме расплава, относятся способы плавки в конвертерах «Норада», «Айзамелт» и др. Описание их можно найти в специальной литературе.